JP4016602B2 - Electric power steering device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トルクセンサが検出した操舵トルクに基づき、モータに流すべきモータ電流指令値を定め、定めたモータ電流指令値に従ってモータを回転駆動する電動パワーステアリング装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
車両に装備される電動パワーステアリング装置は、車両の操舵力をモータにより補助するものであり、これは、舵輪が操舵軸を介して連結された舵取機構に、舵輪に加えられた操舵トルクを検出するトルクセンサと、舵取機構の動作を補助するモータとを設け、トルクセンサが検出した操舵トルクに応じてモータを駆動させることにより舵輪への操作力を軽減するように構成してある。
【0003】
電動パワーステアリング装置に使用される操舵補助用のモータが例えばブラシレスモータである場合、その特性は、印加される電圧が大きい程、回転数は大きくなるが、流される電流により定まる回転トルクの最大値は、電圧によらず一定であり、印加される電圧が大きい程、同じ回転トルクでもより高速に回転することが可能である。
【0004】
操舵補助用のモータは、車載バッテリーにより駆動され、車載バッテリーの電圧変動は例えば10〜16Vと想定されている。操舵補助用のモータは、車載バッテリーの電圧変動を考慮して、想定される最低電圧(10V)に合わせて設計されている為、低電圧・大電流モータとなっており、そのサイズは、より高電圧に合わせて設計されるものに比べて大きくなっているという問題がある。
そこで、本件出願人は、特願平12−76928号特許願において、車載バッテリーの電圧が変動しても、常に安定した操舵補助力が得られる電圧を操舵補助用のモータに供給することが出来、操舵補助用のモータのサイズをより小さくすることが出来る電動パワーステアリング装置を提案している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記提案による電動パワーステアリング装置では、常に安定した操舵補助力が得られる電圧を供給する為に、車載バッテリーの電圧を昇圧する昇圧チョッパ回路を使用しているが、昇圧チョッパ回路は、一定の周波数でチョッピング動作をしているので、電磁雑音、特に人に可聴の電磁雑音が発生し易いという問題があった。
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、車載バッテリーの電圧が変動しても、常に安定した操舵補助力が得られる電圧を操舵補助用のモータに供給することが出来、操舵補助用のモータのサイズをより小さくすることが出来ると共に、昇圧チョッパ回路による電磁雑音の影響を低減することが出来る電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
第1発明に係る電動パワーステアリング装置は、舵輪に加わる操舵トルクを検出するトルクセンサと、車載バッテリー電圧が印加される駆動回路により駆動される操舵補助用モータとを備え、前記トルクセンサが検出した操舵トルクに基づき、前記モータに流すべきモータ電流指令値を定め、定めたモータ電流指令値に従って前記駆動回路が前記モータを回転駆動する電動パワーステアリング装置において、前記モータの出力が不足しているか否かを判定する第1判定手段と、該第1判定手段が不足していると判定したときに、前記バッテリー電圧を昇圧する為の昇圧指令を出力する昇圧指令手段と、該昇圧指令手段が出力した昇圧指令により、前記バッテリー電圧を昇圧する昇圧チョッパ回路と、該昇圧チョッパ回路による電磁雑音の影響を低減する為に、該昇圧チョッパ回路の作動周波数が変化するPFM制御手段と、前記駆動回路に印加される電圧を検出する検出手段とを備え、前記PFM制御手段は、昇圧された電圧を一定に維持すべく、前記検出手段の検出値に基づいて、前記昇圧チョッパ回路を作動制御するように構成してあることを特徴とする。
【0007】
この電動パワーステアリング装置では、トルクセンサが舵輪に加わる操舵トルクを検出し、操舵補助用のモータが、車載バッテリー電圧が印加される駆動回路により駆動される。トルクセンサが検出した操舵トルクに基づき、モータに流すべきモータ電流指令値を定め、定めたモータ電流指令値に従って駆動回路がモータを回転駆動する。第1判定手段が、モータの出力が不足しているか否かを判定し、不足していると判定したときに、昇圧指令手段が、車載バッテリーの出力電圧を昇圧する為の昇圧指令を出力する。昇圧チョッパ回路は、その出力された昇圧指令により、昇圧チョッパ回路による電磁雑音の影響を低減する為に、昇圧チョッパ回路の作動周波数を変化させて車載バッテリーを昇圧する。
【0008】
PFM制御では、一定時間内のパルス数(パルス密度;パルス幅一定)を変化させてデューティ比制御し、デューティ比によって昇圧チョッパ回路の電圧昇圧量を制御する。昇圧時には、駆動回路に印加される印加電圧を検出して一定値に維持するよう、デューティ比を制御する。検出手段が、駆動回路に印加される電圧を検出し、PFM制御手段は、昇圧された電圧を一定に維持すべく、検出手段の検出値に基づいて、昇圧チョッパ回路を作動制御する。
【0009】
これにより、車載バッテリーの電圧が変動しても、常に安定した操舵補助力が得られる電圧を操舵補助用のモータに供給することが出来、操舵補助用のモータのサイズをより小さくすることが出来ると共に、昇圧チョッパ回路による電磁雑音は結果的に白色雑音化し、電磁雑音の影響を低減することが出来る電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【0010】
第2発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記昇圧チョッパ回路が前記バッテリー電圧を昇圧しているときに、前記モータの出力が過剰であるか否かを判定する第2判定手段と、該第2判定手段が過剰であると判定したときに、降圧指令を出力する降圧指令手段とを更に備え、該降圧指令手段が出力した降圧指令により、前記昇圧チョッパ回路はバッテリー電圧の昇圧を停止することを特徴とする。
【0011】
この電動パワーステアリング装置では、昇圧チョッパ回路がバッテリー電圧を昇圧しているときに、第2判定手段がモータの出力が過剰であるか否かを判定し、第2判定手段が、過剰であると判定したときに、降圧指令手段が、電圧を降圧する為の降圧指令を出力し、その降圧指令により、昇圧チョッパ回路はバッテリー電圧の昇圧を停止するので、駆動回路に印加する車載バッテリー電圧を昇圧する必要がなくなったときは降圧することが出来、大きな操舵補助力が必要でなくなったときには昇圧せずに車載バッテリー電圧を操舵補助用のモータに供給することが出来、操舵補助用のモータの車載バッテリー電圧の昇圧による効率低下を防止することが出来る電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【0014】
第3発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記モータ電流指令値は、前記モータをPWM制御する為のデューティ比であり、前記駆動回路は、該デューティ比に基づくPWM制御により、前記モータを回転駆動することを特徴とする。
この電動パワーステアリング装置では、モータ電流指令値は、モータをPWM制御する為のデューティ比であり、駆動回路は、このデューティ比に基づくPWM制御により、モータを回転駆動するので、車載バッテリー電圧が変動しても、常に安定した操舵補助力が得られる電圧を操舵補助用のモータに供給することが出来、操舵補助用のモータのサイズをより小さくすることが出来る電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【0015】
第4発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記第1判定手段は、前記デューティ比が90%より大きいとき、前記モータの出力が不足していると判定し、前記第2判定手段は、前記デューティ比が50%より小さいとき、前記モータの出力が過剰であると判定するように構成してあることを特徴とする。
この電動パワーステアリング装置では、第1判定手段は、モータをPWM制御する為のデューティ比が90%より大きいとき、モータの出力が不足していると判定し、第2判定手段は、デューティ比が50%より小さいとき、モータの出力が過剰であると判定するので、車載バッテリー電圧が変動しても、常に安定した操舵補助力が得られる電圧を操舵補助用のモータに供給することが出来、操舵補助用のモータのサイズをより小さくすることが出来る電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を、その実施の形態を示す図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態の要部構成を示すブロック図である。この電動パワーステアリング装置は、操舵軸(図示せず)に加えられたトルクを検出するトルクセンサ10が検出し出力したトルク検出信号が、インターフェイス回路11を介してマイクロコンピュータ12へ与えられ、車速を検出する車速センサ20が検出し出力した車速信号が、インターフェイス回路21を介してマイクロコンピュータ12へ与えられる。
【0017】
マイクロコンピュータ12から出力されるリレー制御信号がリレー駆動回路15へ入力され、リレー駆動回路15はリレー制御信号に従ってフェイルセーフリレー接点15aをオン又はオフさせる。
マイクロコンピュータ12から出力されるクラッチ制御信号はクラッチ駆動回路16へ入力され、クラッチ駆動回路16はクラッチ制御信号に従ってクラッチ19をオン又はオフさせる。クラッチ19の駆動電源は、フェイルセーフリレー接点15aのモータ駆動回路13c側端子から与えられる。
【0018】
マイクロコンピュータ12は、トルク検出信号、車速信号及び後述するモータ電流信号に基づき、メモリ18内のトルク/電流テーブル18aを参照することにより、モータ電流指令値(PWM指令値)を作成し、作成したモータ電流指令値はモータ駆動回路13cへ与えられる。モータ駆動回路13cは、フェイルセーフリレー接点15aを通じて、車載バッテリーPの電源電圧が印加され、与えられたモータ電流指令値に基づき、操舵補助用のモータであるブラシレスモータ24を回転駆動させる。
【0019】
ブラシレスモータ24が回転する際、ロータ位置検出器14がそのロータ位置を検出し、モータ駆動回路13cは、この検出したロータ位置信号に基づき、ブラシレスモータ24を回転制御する。
ブラシレスモータ24に流れるモータ電流は、モータ電流検出回路17により検出され、モータ電流信号としてマイクロコンピュータ12に与えられる。
【0020】
図2は、ブラシレスモータ24、モータ駆動回路13c及びモータ電流検出回路17の構成を示すブロック図である。ブラシレスモータ24は、コイルA,B,Cがスター結線された固定子24aと、コイルA,B,Cが発生させる回転磁界により回転する回転子(ロータ)24bと、この回転子24bの回転位置を検出するロータ位置検出器14とを備えている。
【0021】
モータ駆動回路13cは、車載バッテリーPの電源電圧がコイルLを通じてダイオードD7のアノードに印加され、ダイオードD7のカソードは、スイッチング回路8bの正極側端子に接続されている。ダイオードD7のアノードと接地端子との間に、トランジスタQ7が接続され、トランジスタQ7のソース−ドレイン間にはダイオードD8が寄生している。ダイオードD7のカソードと接地端子との間に平滑コンデンサC1が接続され、平滑コンデンサC1の両端子には、平滑コンデンサC1の両端電圧を検出する回路電圧検出回路26が接続されている。回路電圧検出回路26が出力した電圧検出はマイクロコンピュータ12に与えられる。
【0022】
トランジスタQ7のゲートには、マイクロコンピュータ12から与えられた昇降圧指令(昇圧指令、降圧指令)に基づき、PFM(Pulse Freqency Modulation )信号を作成し出力するPFM回路28(PFM制御手段)が接続されている。
上述したコイルL、ダイオードD7、平滑コンデンサC1、トランジスタQ7及びPFM回路28は昇圧チョッパ回路8fを構成している。
【0023】
平滑コンデンサC1の正極端子及び負極端子間には、抵抗R1及びツェナーダイオードZDが直列接続されており、抵抗R1の一方の端子及びツェナーダイオードZDのカソードの接続節点と、抵抗R1の他方の端子との間は、抵抗R3,R2の直列回路が接続されている。抵抗R3,R2の接続点は、PNP型トランジスタQ8(スイッチング素子)のベースに接続され、抵抗R3,R2は、トランジスタQ8のバイアス回路となっている。
トランジスタQ8のエミッタは、抵抗R1の他方の端子に接続され、コレクタは、ダイオードD7のアノードに接続されている。
【0024】
スイッチング回路8bは、正極側端子と接地端子との間に直列接続されたトランジスタQ1,Q2と、逆方向に直列接続されたダイオードD1,D2とが並列接続され、直列接続されたトランジスタQ3,Q4と、逆方向に直列接続されたダイオードD3,D4とが並列接続され、直列接続されたトランジスタQ5,Q6と、逆方向に直列接続されたダイオードD5,D6とが並列接続されている。
【0025】
トランジスタQ1,Q2の共通接続節点と、ダイオードD1,D2の共通接続節点とには、スター結線されたコイルAの他方の端子Uが接続され、トランジスタQ3,Q4の共通接続節点と、ダイオードD3,D4の共通接続節点とには、スター結線されたコイルBの他方の端子Vが接続され、トランジスタQ5,Q6の共通接続節点と、ダイオードD5,D6の共通接続節点とには、スター結線されたコイルCの他方の端子Wが接続されている。
【0026】
ロータ位置検出器14が検出した、回転子24bの回転位置は、ゲート制御回路8cに通知される。ゲート制御回路8cには、マイクロコンピュータ12から回転方向及びモータ電流指令値(PWM指令値)が与えられる。ゲート制御回路8cは、回転方向の指示と回転子24bの回転位置とに応じて、トランジスタQ1〜Q6の各ゲートをオン/オフし、例えば、U−V,U−W,V−W,V−U,W−U,W−V,U−Vのように、固定子24aに流れる電流の経路を切り換え、回転磁界を発生させる。
【0027】
回転子24bは、永久磁石であり、この回転磁界から回転力を受け回転する。ゲート制御回路8cは、また、モータ電流指令値に従って、トランジスタQ1〜Q6のオン/オフをPWM(Pulse Width Modulation)制御することにより、ブラシレスモータ24の回転トルクを増減制御する。
ダイオードD1〜D6は、トランジスタQ1〜Q6のオン/オフにより発生するノイズを吸収する為のものである。
モータ電流検出回路17は、ブラシレスモータ24の各端子U,V,Wに流れる電流を検出して加算し、モータ電流信号としてマイクロコンピュータ12に与える。
【0028】
以下に、このような構成の電動パワーステアリング装置の動作を、それを示す図3のフローチャートを参照しながら説明する。
マイクロコンピュータ12は、操舵補助動作において、先ず、トルクセンサ10が検出したトルク検出信号をインターフェイス回路11を介して読込み(S2)、次に、車速センサ20が検出した車速信号をインターフェイス回路21を介して読込む(S4)。
マイクロコンピュータ12は、読込んだ(S4)車速信号及び読込んだ(S2)トルク検出信号から、トルク/電流テーブル18aを参照して、目標モータ電流を決定する(S6)。
【0029】
次いで、マイクロコンピュータ12は、モータ電流検出回路17からモータ電流信号を読込み(S8)、決定した(S6)目標モータ電流と読込んだ(S8)モータ電流信号との差を演算し(S10)、演算した差に基づき、ブラシレスモータ24に目標モータ電流を流すべく、モータ電流指令値を決定する(S12)。
【0030】
次に、マイクロコンピュータ12は、決定した(S12)モータ電流指令値に応じたPWM指令値及び回転方向を決定し(S14)、決定したPWM指令値及び回転方向の指示信号をモータ駆動回路13cへ与える(S16)と共に、PWM指令値に基づき、モータ駆動回路13cのスイッチング回路8bに印加する電圧を昇圧又は降圧する為の動作を行い(S18)、リターンして他の処理へ移る。
モータ駆動回路13cは、与えられたPWM指令値及び回転方向の指示信号に基づき、ブラシレスモータ24を回転駆動させる。
【0031】
図4は、上述したスイッチング回路8bに印加する電圧を昇圧又は降圧する為の動作(S18)を示すフローチャートである。
先ず、マイクロコンピュータ12は、フラグF=1であるか否かを判定し(S20)、フラグF=1でないときは、決定した(図3S14)PWM指令値が90%より大きいか否か、つまり、ブラシレスモータ24の出力が不足しているか否かを判定する(S22)。
【0032】
スイッチング回路8bは、印加される車載バッテリーPの電源電圧が例えば12Vのとき、ゲート制御回路8cがPWM指令値に従ってオン/オフ動作を行うことにより、ブラシレスモータ24に実際に印加する電圧(平均電圧)を制御し、ブラシレスモータ24に目標モータ電流を流すようにしている。
従って、PWM指令値が90%であるとき、ブラシレスモータ24に実際に印加される電圧(平均電圧)は、図5(a)に示すように、PWM指令値が100%であるときに、実際に印加される12Vより低くなっている。
【0033】
マイクロコンピュータ12は、決定した(図3S14)PWM指令値が90%より大きいときは(S22)、ブラシレスモータ24の出力が不足していると判定し、PFM回路28に昇圧指令を与え(S24)、フラグFを1にする(S26)。
PFM回路28は昇圧指令を与えられると、PFM信号によりトランジスタQ7をオン/オフして、昇圧チョッパ回路8fを作動させ、スイッチング回路8bに印加する電圧を例えば、図5(b)に示すように、16Vに昇圧する。
【0034】
マイクロコンピュータ12(PFM制御手段)は、16Vに昇圧しているときは、回路電圧検出回路26からの電圧検出信号をフィードバック信号として、昇圧指令により16Vを維持するようにPFM回路28を制御する。
モータ駆動回路13cに印加される電圧は、車載バッテリー電圧の変化やモータ電流の変化により変動するので、PFM回路のデューティ比を制御して、昇圧後の印加電圧を一定に維持する。
【0035】
マイクロコンピュータ12は、決定した(図3S14)PWM指令値が90%より小さく(S22)、ブラシレスモータ24の出力が不足していないと判定したときは、操舵補助動作へリターンする。
マイクロコンピュータ12は、昇圧チョッパ回路8fが作動し、スイッチング回路8bに印加する電圧を昇圧しているときも、昇圧していないときと同様、図3のフローチャートに示す操舵補助動作を行う。
【0036】
マイクロコンピュータ12は、フラグF=1であるときは(S20)、スイッチング回路8bに印加する電圧を、図5(b)に示すように、16Vに昇圧しているときであり、決定した(図3S14)PWM指令値が50%より小さいか否か、つまり、ブラシレスモータ24の出力が過剰であるか否かを判定する(S28)。
マイクロコンピュータ12は、決定した(図3S14)PWM指令値が50%より小さく、ブラシレスモータ24の出力が過剰であると判定したときは(S28)(ブラシレスモータ24に実際に印加している電圧(平均電圧)は12Vより低い)、PFM回路28に降圧指令を与え(S30)、フラグFを0にする(S32)。
【0037】
PFM回路28は、降圧指令を与えられると、昇圧チョッパ回路8fの動作を停止して、スイッチング回路8bに印加する電圧を、図5(a)に示すように、12Vに復帰させる。
マイクロコンピュータ12は、決定した(図3S14)PWM指令値が50%より大きく(S28)、ブラシレスモータ24の出力が過剰でないと判定したときは、操舵補助動作へリターンする。
【0038】
上述した各動作の際に、舵輪(ステアリングホイール)戻し等で、ブラシレスモータ24の発電電力が増大し、スイッチング回路8bに印加される電圧が上昇し、ツェナーダイオードZDのツェナー電圧(例えば18Vとする)を超えると、ツェナーダイオードZDがオンとなり、抵抗R1に電流I´が流れる。これにより、抵抗R3,R2によるトランジスタQ8のベースへのバイアス電圧が、トランジスタQ8のエミッタ電圧より低くなって、トランジスタQ8がオンになり、スイッチング回路8bから車載バッテリーPへ、コイルLを通じて電流Iが還流される。
【0039】
スイッチング回路8bから車載バッテリーPへ、電流Iが還流され、スイッチング回路8bに印加される電圧が下降し、ツェナーダイオードZDのツェナー電圧より低くなると、ツェナーダイオードZDはオフになり、トランジスタQ8もオフになる。
スイッチング回路8bに印加される電圧が、ブラシレスモータ24の発電電力により上昇したときは、上述した動作により、ツェナーダイオードZD及びトランジスタQ8がオン/オフを繰り返し、ツェナーダイオードZDのツェナー電圧を大きく超えることはない。
【0040】
尚、モータ電流指令値としては、電圧の印加パルス幅を変調するPWM方式でデューティ比を変化させている。具体的には、モータ電流指令値をPWM指令値として出力して、モータの補助力の制御を行っている。
例えば、正弦波と三角波とを対比する正弦波近似PWM方式の同期式の場合は、正弦波の半波長間でのデューティ比(PWM値)がモータ電流指令値となる。また、本実施の形態では、ブラシレスモータに適用して説明したが、ブラシレスモータ以外のモータにも適用出来ることは言うまでもない。
【0041】
【発明の効果】
第1発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、車載バッテリーの出力電圧が変動しても、常に安定した操舵補助力が得られる電圧を操舵補助用のモータに供給することが出来、操舵補助用のモータのサイズをより小さくすることが出来ると共に、昇圧チョッパ回路による電磁雑音は白色雑音化し、電磁雑音の影響を低減することが出来る電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【0042】
第2発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、駆動回路に印加する車載バッテリーの出力電圧を昇圧する必要がなくなったときは降圧することが出来、大きな操舵補助力が必要でなくなったときには昇圧せずに車載バッテリー電圧を操舵補助用のモータに供給することが出来、操舵補助用のモータの車載バッテリーの出力電圧の昇圧による効率低下を防止することが出来る電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【0043】
第3,4発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、車載バッテリーの出力電圧が変動しても、常に安定した操舵補助力が得られる電圧を操舵補助用のモータに供給することが出来、操舵補助用のモータのサイズをより小さくすることが出来る電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態の要部構成を示すブロック図である。
【図2】ブラシレスモータ、モータ駆動回路及びモータ電流検出回路の構成を示すブロック図である。
【図3】図1に示す電動パワーステアリング装置の動作を示すフローチャートである。
【図4】スイッチング回路に印加する電圧を昇圧又は降圧する為の動作を示すフローチャートである。
【図5】本発明に係る電動パワーステアリング装置の動作を説明する為の説明図である。
【符号の説明】
8b スイッチング回路
8c ゲート制御回路
8f 昇圧チョッパ回路
10 トルクセンサ
12 マイクロコンピュータ(PFM制御手段)
13c モータ駆動回路
17 モータ電流検出回路
18a トルク/電流テーブル
24 ブラシレスモータ(操舵補助用モータ)
28 PFM回路(PFM制御手段)
26 回路電圧検出回路(検出手段)
P 車載バッテリー
C1 平滑コンデンサ
F フラグ
L コイル
Q7 トランジスタ
Q8 トランジスタ
R1,R2,R3 抵抗
ZD ツェナーダイオード[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric power steering device that determines a motor current command value to be supplied to a motor based on a steering torque detected by a torque sensor and rotationally drives the motor according to the determined motor current command value.
[0002]
[Prior art]
An electric power steering device installed in a vehicle assists the steering force of the vehicle with a motor. This is because a steering torque applied to a steering wheel is applied to a steering mechanism in which the steering wheel is connected via a steering shaft. A torque sensor to be detected and a motor for assisting the operation of the steering mechanism are provided, and the motor is driven in accordance with the steering torque detected by the torque sensor, thereby reducing the operating force on the steered wheels.
[0003]
When the steering assist motor used in the electric power steering apparatus is, for example, a brushless motor, the characteristic is that the larger the applied voltage, the higher the rotational speed, but the maximum value of the rotational torque determined by the current that flows. Is constant regardless of the voltage, and the larger the applied voltage, the faster the rotation with the same rotational torque.
[0004]
The steering assist motor is driven by an in-vehicle battery, and the voltage fluctuation of the in-vehicle battery is assumed to be, for example, 10 to 16V. The steering assist motor is designed to meet the expected minimum voltage (10V) in consideration of the voltage fluctuation of the on-board battery, so it is a low-voltage, high-current motor. There is a problem that it is larger than that designed for high voltage.
Therefore, in the Japanese Patent Application No. 12-76928, the present applicant can supply a stable steering assist force to the steering assist motor even when the voltage of the in-vehicle battery fluctuates. An electric power steering apparatus that can further reduce the size of a steering assist motor has been proposed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the electric power steering apparatus according to the above proposal, a boost chopper circuit that boosts the voltage of the on-vehicle battery is used to supply a voltage at which a stable steering assist force is always obtained. However, the boost chopper circuit has a constant frequency. Therefore, there is a problem that electromagnetic noise, particularly audible electromagnetic noise is easily generated.
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and can provide a steering assist motor with a voltage that always provides a stable steering assist force even when the voltage of the in-vehicle battery fluctuates. An object of the present invention is to provide an electric power steering apparatus that can further reduce the size of a motor for assisting steering and can reduce the influence of electromagnetic noise caused by a boost chopper circuit.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
An electric power steering apparatus according to a first aspect of the present invention includes a torque sensor that detects a steering torque applied to a steered wheel, and a steering assist motor that is driven by a drive circuit to which an in-vehicle battery voltage is applied, and is detected by the torque sensor. In the electric power steering apparatus in which a motor current command value to be passed to the motor is determined based on the steering torque, and the drive circuit rotates the motor according to the determined motor current command value, whether or not the output of the motor is insufficient A first determination unit that determines whether the first determination unit is insufficient, a boost command unit that outputs a boost command for boosting the battery voltage, and an output from the boost command unit Boosting chopper circuit that boosts the battery voltage according to the boosting command, and the influence of electromagnetic noise by the boosting chopper circuit In order to reduce, and PFM control means operating frequency of the boost chopper circuit is changed, and a detection means for detecting a voltage applied to the drive circuit, the PFM control means constant boosted voltage In order to maintain, the boost chopper circuit is configured to be controlled based on a detection value of the detection means .
[0007]
In this electric power steering apparatus, the torque sensor detects the steering torque applied to the steered wheels, and the steering assist motor is driven by a drive circuit to which a vehicle-mounted battery voltage is applied. A motor current command value to be passed to the motor is determined based on the steering torque detected by the torque sensor, and the drive circuit drives the motor to rotate in accordance with the determined motor current command value. The first determination means determines whether or not the output of the motor is insufficient. When it is determined that the output is insufficient, the boost command means outputs a boost command for boosting the output voltage of the in-vehicle battery. . The boost chopper circuit boosts the vehicle-mounted battery by changing the operating frequency of the boost chopper circuit in order to reduce the influence of electromagnetic noise by the boost chopper circuit by the boost command output.
[0008]
In the PFM control, the duty ratio is controlled by changing the number of pulses (pulse density; constant pulse width) within a fixed time, and the voltage boost amount of the boost chopper circuit is controlled by the duty ratio. At the time of boosting, the duty ratio is controlled so that the applied voltage applied to the drive circuit is detected and maintained at a constant value. The detection means detects the voltage applied to the drive circuit, and the PFM control means controls the operation of the boost chopper circuit based on the detection value of the detection means so as to keep the boosted voltage constant.
[0009]
As a result, even when the voltage of the in-vehicle battery fluctuates, a voltage capable of always obtaining a stable steering assist force can be supplied to the steering assist motor, and the size of the steering assist motor can be further reduced. At the same time, the electromagnetic noise generated by the step-up chopper circuit is converted into white noise as a result, and an electric power steering apparatus that can reduce the influence of the electromagnetic noise can be realized.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, there is provided an electric power steering apparatus according to the second aspect of the present invention, wherein a second determination unit that determines whether the output of the motor is excessive when the boost chopper circuit boosts the battery voltage; A step-down command unit that outputs a step-down command when the determination unit determines that the step-down command is excessive, and the step-up chopper circuit stops boosting the battery voltage by the step-down command output by the step-down command unit; Features.
[0011]
In this electric power steering device, when the boost chopper circuit is boosting the battery voltage, the second determination means determines whether the output of the motor is excessive, and the second determination means is excessive. When the determination is made, the step-down command means outputs a step-down command for stepping down the voltage, and the step-up command causes the boost chopper circuit to stop boosting the battery voltage, so that the in-vehicle battery voltage applied to the drive circuit is boosted. When it is no longer necessary, the pressure can be reduced, and when a large steering assist force is no longer needed, the vehicle battery voltage can be supplied to the steering assist motor without increasing the pressure, and the steering assist motor is mounted on the vehicle. It is possible to realize an electric power steering device that can prevent a decrease in efficiency due to boosting of the battery voltage.
[0014]
In the electric power steering apparatus according to a third aspect of the invention, the motor current command value is a duty ratio for PWM control of the motor, and the drive circuit rotationally drives the motor by PWM control based on the duty ratio. It is characterized by doing.
In this electric power steering apparatus, the motor current command value is a duty ratio for PWM control of the motor, and the drive circuit rotates the motor by PWM control based on this duty ratio, so the vehicle battery voltage fluctuates. Even so, it is possible to supply an electric power steering device that can supply a stable steering assist force voltage to the steering assist motor and can further reduce the size of the steering assist motor. I can do it.
[0015]
In the electric power steering apparatus according to a fourth aspect of the present invention, the first determination means determines that the output of the motor is insufficient when the duty ratio is greater than 90%, and the second determination means When the ratio is smaller than 50%, the motor output is determined to be excessive.
In this electric power steering apparatus, the first determination means determines that the motor output is insufficient when the duty ratio for PWM control of the motor is greater than 90%, and the second determination means determines that the duty ratio is When it is less than 50%, it is determined that the output of the motor is excessive. Therefore, even when the on-vehicle battery voltage fluctuates, a voltage that always provides a stable steering assist force can be supplied to the steering assist motor. An electric power steering apparatus that can further reduce the size of the steering assist motor can be realized.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings showing embodiments thereof.
FIG. 1 is a block diagram showing a main configuration of an embodiment of an electric power steering apparatus according to the present invention. In this electric power steering apparatus, a torque detection signal detected and output by a
[0017]
A relay control signal output from the
The clutch control signal output from the
[0018]
The
[0019]
When the
The motor current flowing through the
[0020]
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the
[0021]
In the
[0022]
A PFM circuit 28 (PFM control means) that generates and outputs a PFM (Pulse Frequency Modulation) signal based on a step-up / step-down command (step-up / step-down command) given from the
The coil L, the diode D7, the smoothing capacitor C1, the transistor Q7, and the
[0023]
A resistor R1 and a Zener diode ZD are connected in series between the positive electrode terminal and the negative electrode terminal of the smoothing capacitor C1, and one node of the resistor R1 and the cathode node of the Zener diode ZD are connected to the other terminal of the resistor R1. Between, a series circuit of resistors R3 and R2 is connected. The connection point of the resistors R3 and R2 is connected to the base of the PNP transistor Q8 (switching element), and the resistors R3 and R2 are a bias circuit for the transistor Q8.
The emitter of the transistor Q8 is connected to the other terminal of the resistor R1, and the collector is connected to the anode of the diode D7.
[0024]
In the switching circuit 8b, transistors Q1 and Q2 connected in series between the positive terminal and the ground terminal and diodes D1 and D2 connected in series in the opposite direction are connected in parallel, and transistors Q3 and Q4 connected in series. The diodes D3 and D4 connected in series in the reverse direction are connected in parallel, and the transistors Q5 and Q6 connected in series and the diodes D5 and D6 connected in series in the reverse direction are connected in parallel.
[0025]
The other terminal U of the star-connected coil A is connected to the common connection node of the transistors Q1 and Q2 and the common connection node of the diodes D1 and D2, and the common connection node of the transistors Q3 and Q4 and the diode D3 The other terminal V of the coil B that is star-connected is connected to the common connection node of D4, and star-connected to the common connection node of the transistors Q5 and Q6 and the common connection node of the diodes D5 and D6. The other terminal W of the coil C is connected.
[0026]
The rotational position of the rotor 24b detected by the
[0027]
The rotor 24b is a permanent magnet, and rotates by receiving a rotational force from the rotating magnetic field. The gate control circuit 8c also controls increase / decrease of the rotational torque of the
The diodes D1 to D6 are for absorbing noise generated by turning on / off the transistors Q1 to Q6.
The motor
[0028]
Hereinafter, the operation of the electric power steering apparatus having such a configuration will be described with reference to the flowchart of FIG.
In the steering assist operation, the
The
[0029]
Next, the
[0030]
Next, the
The
[0031]
FIG. 4 is a flowchart showing the operation (S18) for boosting or stepping down the voltage applied to the switching circuit 8b described above.
First, the
[0032]
When the power supply voltage of the on-vehicle battery P to be applied is 12 V, for example, the switching circuit 8 b performs an on / off operation according to the PWM command value so that the voltage actually applied to the brushless motor 24 (average voltage) ) And a target motor current is caused to flow through the
Therefore, when the PWM command value is 90%, the voltage (average voltage) actually applied to the
[0033]
When the determined PWM command value is larger than 90% (S22), the
When the boost command is given, the
[0034]
When boosting to 16V, the microcomputer 12 (PFM control means) controls the
Since the voltage applied to the
[0035]
When the
The
[0036]
When the flag F = 1 (S20), the
When the
[0037]
When the step-down command is given, the
When the
[0038]
During each operation described above, the power generated by the
[0039]
When the current I is circulated from the switching circuit 8b to the in-vehicle battery P and the voltage applied to the switching circuit 8b drops and becomes lower than the Zener voltage of the Zener diode ZD, the Zener diode ZD is turned off and the transistor Q8 is also turned off. Become.
When the voltage applied to the switching circuit 8b is increased by the power generated by the
[0040]
As the motor current command value, the duty ratio is changed by the PWM method for modulating the voltage application pulse width. Specifically, the motor current command value is output as a PWM command value to control the auxiliary force of the motor.
For example, in the case of a sine wave approximation PWM type synchronous system that compares a sine wave and a triangular wave, the duty ratio (PWM value) between half wavelengths of the sine wave is the motor current command value. In this embodiment, the brushless motor is described. However, it is needless to say that the present invention can be applied to a motor other than the brushless motor.
[0041]
【The invention's effect】
According to the electric power steering apparatus according to the first shot bright, even if the output voltage of the mounted battery fluctuates, it can always supply a voltage from which a stable steering assisting force is obtained to the motor for steering assist, the steering assist Therefore, it is possible to realize an electric power steering apparatus that can further reduce the size of the motor for use and reduce electromagnetic wave noise due to the boost chopper circuit to white noise.
[0042]
According to the electric power steering device of the second aspect of the present invention, when the output voltage of the in-vehicle battery applied to the drive circuit is not required to be increased, the output voltage can be decreased, and when the large steering assist force is not required, the voltage is increased. Therefore, it is possible to provide an electric power steering device that can supply a vehicle-mounted battery voltage to a steering assist motor and prevent a decrease in efficiency due to a boost in the output voltage of the vehicle-mounted battery of the steering assist motor. .
[0043]
According to the third and fourth aspects of the electric power steering apparatus, even when the output voltage of the vehicle-mounted battery fluctuates, a voltage that always provides a stable steering assist force can be supplied to the steering assist motor. An electric power steering apparatus that can further reduce the size of the auxiliary motor can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a main configuration of an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing configurations of a brushless motor, a motor drive circuit, and a motor current detection circuit.
FIG. 3 is a flowchart showing an operation of the electric power steering apparatus shown in FIG. 1;
FIG. 4 is a flowchart showing an operation for stepping up or stepping down a voltage applied to a switching circuit.
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the operation of the electric power steering apparatus according to the present invention.
[Explanation of symbols]
8b Switching circuit 8c Gate control circuit 8f
13c
28 PFM circuit (PFM control means)
26 Circuit voltage detection circuit (detection means)
P On-board battery C1 Smoothing capacitor F Flag L Coil Q7 Transistor Q8 Transistors R1, R2, R3 Resistor ZD Zener diode
Claims (4)
前記モータの出力が不足しているか否かを判定する第1判定手段と、該第1判定手段が不足していると判定したときに、前記バッテリー電圧を昇圧する為の昇圧指令を出力する昇圧指令手段と、該昇圧指令手段が出力した昇圧指令により、前記バッテリー電圧を昇圧する昇圧チョッパ回路と、該昇圧チョッパ回路による電磁雑音の影響を低減する為に、該昇圧チョッパ回路の作動周波数が変化するPFM制御手段と、前記駆動回路に印加される電圧を検出する検出手段とを備え、前記PFM制御手段は、昇圧された電圧を一定に維持すべく、前記検出手段の検出値に基づいて、前記昇圧チョッパ回路を作動制御するように構成してあることを特徴とする電動パワーステアリング装置。A motor to be supplied to the motor based on the steering torque detected by the torque sensor, comprising: a torque sensor for detecting a steering torque applied to the steering wheel; and a steering assist motor driven by a drive circuit to which an in-vehicle battery voltage is applied. In the electric power steering apparatus in which a current command value is determined, and the drive circuit rotates the motor according to the determined motor current command value.
A first determination unit that determines whether or not the output of the motor is insufficient; and a booster that outputs a boost command for boosting the battery voltage when it is determined that the first determination unit is insufficient The operating frequency of the step-up chopper circuit varies in order to reduce the influence of electromagnetic noise caused by the command means, the step-up chopper circuit that boosts the battery voltage, and the step-up chopper circuit. PFM control means for detecting the voltage applied to the drive circuit, and the PFM control means is based on the detection value of the detection means to keep the boosted voltage constant. An electric power steering device configured to control the operation of the step-up chopper circuit .
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